（人教版）高中选修3-4物理 11.5《外力作用下的振动》教案设计

（人教版）高中选修3-4物理 11.5《外力作用下的振动》教案设计内容摘要：

3、。 本节课我们来学习这方面的问题。 （二）进行新课1阻尼振动前面我们研究了简谐运动中能量的转化，对简谐运动而言，当供给振动系统一定的能量使它开始振动后，由于机械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振动下去，简谐运动是一种理想化的振动。 下面我们来观察两个实际振动：演示：实际的单摆发生的振动；敲击音叉后音叉的振动。 现象：单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。 解释：在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。 阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。 所谓“阻尼”是指消耗系统能量的因素，它主要分两类：一类 5、振动一段时间后停止振动。 演示：请一位同学匀速转动把手，观察振动物体的振动情况。 现象：现在振子能够持续地振动下去。 分析：使振子能够持续振动下去的原因，是把手给了振动系统一个周期性的外力的作用，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗。 （1）驱动力：使系统持续地振动下去的外力，叫驱动力。 （2）受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。 要想使物体能持续地振动下去，必须给振动系统施加一个周期性的驱动力作用。 受迫振动实例：发动机正在运转时汽车本身的振动；正在发声的扬声器纸盒的振动；飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动；我们听到声音时耳膜的振动等。 （多媒体展示几个受迫振动的实例） 电磁打点计时器 7、做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率；受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。 3共振 （1）共振摆实验受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，但是如果驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时又会发生什么现象呢? 演示：（共振演示仪）在一根张紧的绳上挂了几个摆，其中 A、 B、 C 的摆长相等。 先让 A 摆摆动，观察在摆动稳定后的现象。 现象： A 摆动起来后， B、 C、 D、 E 也随之摆动，但是它们摆动的振幅不同， A、 B、 C 摆动的振幅差不多，而 D 摆动的振幅最小。 分析： A、 B、 C 摆长相同，据 和 得到， A、 B、 C 三摆的固有频率相同。 的摆长与 9、如图： 纵轴：表示受迫振动的振幅。 横轴：表示驱动力的频率。 特点：当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动的振幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。 （5）共振的实例：声音的共鸣演示：两个频率相同的带有共鸣箱的音叉，放在实验台上。 先用小槌打击音叉 A 的叉股，使它发声，过一会儿，用手按住音叉 A 的叉股，使 A 停止发声，观察发生的现象。 现象：可以听到没被敲打的音叉 B 发出了声音。 演示：在其中的一只音叉的叉股上套上一个套管，重新做上面的实验，观察发生的现象。 现象：音叉 B 下再发出声音了。 分析：音叉 A 的叉股被敲时发生振动，在空气中激起声波，声波传到音叉 B，给音叉 一次 11、实例：火车过桥时要放慢速度、军队过桥时用便步行走、轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度、机器运转时为了防止共振要调节转速等。 巩固火车在铁轨上匀速行驶，每根铁轨长 旅客在小桌上放了一杯水，杯中水晃动的固有频率是 2火车行驶速度是多少 km/h 时，杯中水的晃动最厉害? （参考答案：90km/h） 家用洗衣机的甩干机关闭后转速逐渐减小为零的过程中，会发现有一小段时间洗衣机抖动得最厉害。 这一现象应如何解释? （参考答案：洗衣机的固有频率 于甩干机的正常转速 n，关机后，驱动力频率即甩干机转速由 n 减为 0 的过程中总有某一时刻等于 于是发生共振，使洗衣机抖动最厉害）一只酒杯，用手指弹 12、一下发出清脆的声音，测得其振动的固有频率为 300它放在两只大功率的音箱中间，调整音箱发音的频率，能使酒杯碎掉，这是_现象，这时音箱所发出声音的频率为_参考答案：共振；300）如图所示，两个质量分别为 M 和 m 的小球悬挂在同一根细绳上，先让 M 摆动，经一段时间系统达到稳定后，下面说法中正确的是（ ） A无论 M 和 m 的大小关系如何， m 和 M 的周期都相等 B无论 m 和 M 的关系如何，当两个摆的摆长相等时， m 摆的振幅最大 C悬挂 M 的细绳长度变化时， m 摆的振幅也发生变化 D当两个摆长相等时， m 摆的振幅可以超过 M 摆的振幅 A、 B 两弹簧振子， A 固有频率为 15、学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。 学生素质的培养就成了镜中花，水中月。 附：教材分析简谐运动是一种理想化模型，实际中发生的振动都要受到阻尼的作用，如果阻尼很小，振动物体受到的回复力大小与位移成正比，方向与位移相反，则物体的运动可以看作是简谐运动，这种将实际问题理想化的方法，应注意让学生理会。 本节从功能关系、动力学、运动学等多角度来研究受迫振动及其特例共振现象。 在教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点。 另外，在本节的教学中应注意多举一些共振在实际中的应用以及避免共振的做法，培养学生理论联系实际的能力和习惯。